Pytania pomocnicze - ELE.01

W jednofazowym układzie TN-C stosuje się przewód fazowy L oraz wspólny przewód ochronno-neutralny PEN. Dlatego zasilanie ma dwa przewody.

W TN-C funkcje ochronna i neutralna są połączone w jednym przewodzie PEN. W TN-S przewody PE i N są rozdzielone, więc jednofazowe zasilanie ma zwykle trzy przewody: L, N i PE.

Występuje przewód fazowy L oraz przewód PEN. PEN pełni jednocześnie funkcję neutralną i ochronną.

Układ TN-S w instalacji jednofazowej wymaga oddzielnych przewodów L, N i PE. Jest więc trójprzewodowy, a pytanie dotyczy zasilania dwuprzewodowego.

Przewód PEN łączy funkcję przewodu neutralnego i ochronnego. Jego ciągłość jest bardzo ważna, ponieważ przerwanie PEN może stworzyć zagrożenie porażeniowe.

Na schematach liczba przewodów bywa oznaczana ukośnymi kreskami na linii zasilającej lub opisem przewodów. Dwie żyły w sieci jednofazowej TN-C oznaczają najczęściej L i PEN.

W TT ochrona opiera się na lokalnym uziemieniu odbiorcy, a nie na przewodzie PEN doprowadzonym z sieci. W TN-C przewód PEN jest wspólnym przewodem ochronno-neutralnym.

Sterownik PLC cyklicznie odczytuje wejścia, wykonuje zapisany program, ustawia wyjścia i wykonuje diagnostykę. Po zakończeniu cyklu rozpoczyna go ponownie.

Ponieważ PLC jest urządzeniem programowalnym przeznaczonym do sterowania przemysłowego i pracuje w cyklicznym obiegu programu. To odróżnia go od stycznika, falownika i zwykłego komputera PC.

Stycznik służy do załączania i wyłączania obwodów elektrycznych, najczęściej dużych prądów. PLC podejmuje decyzje na podstawie programu i steruje innymi elementami, np. stycznikami.

Falownik reguluje prędkość obrotową silnika, a PLC może wysyłać do niego sygnały sterujące. PLC nie zastępuje falownika, lecz może nim sterować.

Na wejścia PLC trafiają sygnały z przycisków, czujników, krańcówek, presostatów, termostatów lub innych urządzeń kontrolnych. Mogą to być sygnały cyfrowe lub analogowe.

Do wyjść PLC podłącza się elementy wykonawcze lub pośredniczące, np. cewki styczników, przekaźniki, lampki sygnalizacyjne, zawory elektropneumatyczne albo wejścia sterujące falowników.

Komputer PC może służyć do nadzoru lub wizualizacji procesu, ale nie jest standardowym sterownikiem przemysłowym odpornym na warunki pracy maszyn. PLC jest projektowany specjalnie do niezawodnego sterowania w czasie rzeczywistym.

Służy do bezdotykowego pomiaru prędkości obrotowej elementów wirujących, np. wału silnika elektrycznego. Wynik zwykle podawany jest w obr/min lub rpm.

Operator nie musi dotykać wirującego wału ani przykładać końcówki pomiarowej do ruchomej części. Zmniejsza to ryzyko wypadku i nie obciąża mechanicznie badanego elementu.

Najczęściej nakleja się na wał lub tarczę mały znacznik odblaskowy. Tachometr zlicza odbicia światła od tego znacznika podczas obrotu.

Tachometr optyczny mierzy z odległości, wykorzystując światło odbite od znacznika. Tachometr kontaktowy wymaga mechanicznego zetknięcia końcówki pomiarowej z obracającym się elementem.

Tachometr optyczny mierzy prędkość obrotową. Luksomierz mierzy natężenie oświetlenia w luksach, więc nie służy do pomiaru obrotów silnika.

Najczęściej stosuje się obr/min, czyli obroty na minutę. Spotyka się też zapis rpm, który oznacza to samo.

Zaciski twornika oznacza się zwykle symbolami A1 i A2. Na schematach odnoszą się one do obwodu wirnika silnika prądu stałego.

Uzwojenie wzbudzenia szeregowego oznacza się zaciskami D1 i D2. Jest ono połączone szeregowo z twornikiem.

Uzwojenie szeregowe jest włączone w szereg z twornikiem i przewodzi prąd obciążenia. Uzwojenie bocznikowe jest połączone równolegle do twornika lub zasilania.

Uzwojenie bocznikowe oznacza się zwykle zaciskami F1 i F2. W schematach jest ono przedstawiane jako osobna cewka wzbudzenia.

Pozwala prawidłowo podłączyć twornik i uzwojenia wzbudzenia. Błędne połączenie może spowodować nieprawidłowy kierunek obrotów, brak momentu lub uszkodzenie silnika.

Uzwojenie komutacyjne, czyli pomocnicze, bywa oznaczane zaciskami C1 i C2. Służy do poprawy komutacji i ograniczania iskrzenia na komutatorze.

Dioda Zenera pracująca w kierunku zaporowym utrzymuje prawie stałe napięcie na swoich zaciskach. Dlatego stosuje się ją głównie do stabilizacji napięcia lub jako źródło napięcia odniesienia.

Efekt stabilizacji napięcia występuje po przekroczeniu napięcia Zenera w kierunku zaporowym. W kierunku przewodzenia zachowuje się podobnie jak zwykła dioda krzemowa.

Rezystor ogranicza prąd płynący przez diodę Zenera, chroniąc ją przed uszkodzeniem. Bez ograniczenia prądu dioda mogłaby się przegrzać.

Stabilizacja polega na utrzymaniu możliwie stałej wartości napięcia mimo zmian zasilania lub obciążenia. Prostowanie polega na zamianie napięcia przemiennego na jednokierunkowe.

Tranzystor może zwiększać wydajność prądową stabilizatora. Dioda Zenera ustala napięcie odniesienia, a tranzystor dostarcza większy prąd do obciążenia.

Napięcie wyjściowe powinno zmienić się tylko nieznacznie, ponieważ dioda Zenera utrzymuje stałe napięcie odniesienia. Nadmiar napięcia odkłada się głównie na elementach ograniczających prąd.

Prądnica tachometryczna mierzy prędkość obrotową, czyli prędkość kątową wału silnika. Robi to przez wytwarzanie napięcia zależnego od prędkości obrotu.

Im szybciej obraca się wirnik prądnicy, tym szybciej zmienia się strumień magnetyczny w uzwojeniach. Powoduje to wzrost indukowanego napięcia.

Nie jest do tego przeznaczona. Wytwarzane przez nią napięcie jest sygnałem pomiarowym, a nie źródłem energii użytkowej.

Dostarcza sygnał sprzężenia zwrotnego informujący o rzeczywistej prędkości silnika. Regulator może dzięki temu korygować zasilanie napędu.

Prądnica tachometryczna generuje napięcie proporcjonalne do prędkości obrotowej. Tachometr optyczny mierzy prędkość bezkontaktowo, zwykle na podstawie odbicia światła lub impulsów optycznych.

Tachoprądnica nie jest elementem hamującym. Jej podstawową funkcją jest pomiar prędkości, a nie zatrzymywanie napędu.

Rozładowany kondensator tuż po włączeniu zachowuje się jak zwarcie. Całe napięcie źródła odkłada się wtedy na rezystorze, więc prąd ma wartość U/R.

Podczas ładowania rośnie napięcie na kondensatorze, więc maleje napięcie na rezystorze. Mniejsze napięcie na rezystorze oznacza mniejszy prąd.

Po pełnym naładowaniu kondensator zachowuje się jak przerwa w obwodzie. Prąd w idealnym obwodzie spada wtedy do zera.

Stała czasowa RC określa szybkość ładowania lub rozładowania kondensatora. Im większa rezystancja lub pojemność, tym wolniejsza zmiana prądu i napięcia.

Jest to krzywa wykładniczo malejąca. Prąd startuje od wartości maksymalnej i stopniowo dąży do zera.

Rozładowany kondensator początkowo zachowuje się jak zwarcie, a cewka przeciwstawia się nagłej zmianie prądu i początkowo zachowuje się jak przerwa.

W chwili początkowej napięcie na kondensatorze jest równe zeru, więc całe napięcie źródła występuje na rezystorze. Z prawa Ohma prąd wynosi wtedy U/R.

Ponieważ mierzy prąd płynący przez daną gałąź obwodu. Aby zmierzyć ten prąd, musi on przepływać przez amperomierz.

Może dojść do zwarcia, ponieważ amperomierz ma bardzo małą rezystancję wewnętrzną. Skutkiem może być uszkodzenie miernika lub zadziałanie zabezpieczeń.

Amperomierz podłącza się szeregowo, a woltomierz równolegle do badanego elementu. Wynika to z różnych wielkości mierzonych przez te przyrządy.

Idealny amperomierz powinien mieć rezystancję wewnętrzną równą 0 Ω. Dzięki temu nie powodowałby spadku napięcia i nie zmieniałby prądu w obwodzie.

Zbyt mały zakres może spowodować przeciążenie i uszkodzenie miernika. Bezpiecznie zaczyna się od największego zakresu, a potem zmniejsza go w razie potrzeby.

Należy zachować biegunowość: zacisk dodatni amperomierza podłącza się od strony wyższego potencjału. Odwrotne podłączenie może dać wskazanie ujemne lub wychylenie w złą stronę w mierniku analogowym.

Stosuje się je przy pomiarze dużych prądów, których nie można bezpiecznie przepuścić bezpośrednio przez miernik. Przekładnik lub bocznik umożliwia pomiar pośredni.

Należy prześledzić zamkniętą drogę prądu od przewodu fazowego L przez styki łączników i lampę do przewodu neutralnego N. Jeśli gdziekolwiek w tej drodze występuje przerwa, lampa nie świeci.

Rozwarcie styku oznacza przerwanie połączenia elektrycznego między danymi zaciskami. Prąd nie może wtedy płynąć przez ten fragment obwodu.

Oznacza połączenie zacisku wspólnego 1 z zaciskiem 3. Jednocześnie drugi tor, np. 1-2, może zostać rozłączony.

Jeżeli obie lampy są zasilane przez wspólny odcinek obwodu, przerwanie tego odcinka odcina zasilanie obu lamp. Wtedy gasną jednocześnie, mimo że są osobnymi odbiornikami.

L oznacza przewód fazowy, z którego doprowadzane jest napięcie do obwodu. N oznacza przewód neutralny, którym prąd wraca do źródła zasilania.

Łącznik jednobiegunowy tylko zamyka lub otwiera jeden tor prądowy. Łącznik schodowy przełącza zacisk wspólny między dwoma torami.

Numery zacisków pokazują, które punkty są połączone po zmianie położenia łącznika. Bez tego można błędnie założyć, że obwód jest nadal zamknięty.

Prędkość synchroniczna pola wirującego zależy od częstotliwości: im większa częstotliwość, tym większa prędkość synchroniczna. Wirnik silnika indukcyjnego podąża za polem z pewnym poślizgiem, więc jego prędkość również rośnie.

Oznacza, że napięcie zasilania jest zmieniane proporcjonalnie do częstotliwości. Dzięki temu strumień magnetyczny w silniku pozostaje w przybliżeniu stały.

Przy większej częstotliwości rosną reaktancje indukcyjne uzwojeń oraz prędkość synchroniczna. W chwili rozruchu utrudnia to uzyskanie dużego momentu, dlatego moment rozruchowy maleje.

Moment rozruchowy występuje w chwili startu, gdy wirnik jeszcze stoi. Moment znamionowy odpowiada normalnej pracy silnika przy znamionowym obciążeniu i prędkości.

Falownik zmienia częstotliwość napięcia zasilającego silnik. Zmiana częstotliwości zmienia prędkość pola wirującego, a więc także prędkość obrotową silnika.

Prędkość synchroniczna również wzrośnie dwukrotnie, jeśli liczba par biegunów silnika pozostanie taka sama.